論文の概要: Evidence of Compact Wavefunctions from Quantum-Selected Configuration Interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.02525v1
- Date: Tue, 02 Sep 2025 17:27:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-04 15:17:04.122718
- Title: Evidence of Compact Wavefunctions from Quantum-Selected Configuration Interaction
- Title（参考訳）: 量子選択型構成相互作用による小型波動関数のエビデンス
- Authors: Tim Weaving, Angus Mingare, Alexis Ralli, Peter V. Coveney,
- Abstract要約: 量子選択構成相互作用(QSCI)におけるハミルトン時間進化を利用したアルゴリズムを提案する。
我々はHeatbath Configuration Interactionに匹敵するエネルギーを得るが、構成空間は200倍以上小さい。
この結果は、単一の励起と二重励起を予測できる構成サンプリングスキームによって達成される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A recent direction in quantum computing for molecular electronic structure sees the use of quantum devices as configuration sampling machines integrated within high-performance computing (HPC) platforms. This appeals to the strengths of both the quantum and classical hardware; where state-sampling is classically hard, the quantum computer can provide computational advantage in the selection of high quality configuration subspaces, while the final molecular energies are evaluated by solving an interaction matrix on HPC and is therefore not corrupted by hardware noise. In this work, we present an algorithm that leverages stochastic Hamiltonian time evolution in Quantum-Selected Configuration Interaction (QSCI), with multireference perturbation theory capturing missed correlations outside the configuration subspace. The approach is validated through a hardware demonstration utilising 42 qubits of an IQM superconducting device to calculate the potential energy curve of the inorganic silane molecule, SiH4 using a 6-31G atomic orbital basis set, under a stretching of the Si-H bond length. In the regime of strong correlation we obtain energies comparable to Heatbath Configuration Interaction, but with a configuration space more than 200 times smaller, providing the first evidence that QSCI can produce more compact representations of the ground state wavefunction compared with conventional heuristics. This result is achieved with a configuration sampling scheme that predicts likely single and double excitations to generate connected configurations based on the orbital occupancies of a time-evolved quantum state.
- Abstract（参考訳）: 分子電子構造のための量子コンピューティングの最近の方向性は、量子デバイスをハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)プラットフォームに統合された構成サンプリングマシンとして利用している。
量子コンピュータは、HPC上の相互作用行列を解くことで最終的な分子エネルギーが評価され、したがってハードウェアノイズによって破壊されないのに対して、高品質な構成部分空間の選択において計算上の優位性を提供することができる。
本研究では,量子選択型構成相互作用(QSCI)における確率的ハミルトン時間進化を利用するアルゴリズムを提案する。
この手法は、IQM超伝導装置の42量子ビットを用いたハードウェア実証により、Si-H結合長の伸張の下で、6-31G原子軌道基底セットを用いて、無機シラン分子SiH4のポテンシャルエネルギー曲線を計算することによって検証される。
強い相関の状況下では、熱バス構成相互作用に匹敵するエネルギーを得るが、構成空間は200倍以上小さくなり、QSCIが従来のヒューリスティックよりも基底状態の波動関数をよりコンパクトに表現できることを示す最初の証拠となる。
この結果は、時間進化した量子状態の軌道占有度に基づいて接続された構成を生成するために、単一の励起と二重励起を予測できる構成サンプリングスキームによって達成される。
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